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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Lenkrad, ein Informationssystem
sowie ein Verfahren zur Informationsausgabe über ein Lenkrad.
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In
Fahrzeugen werden heutzutage eine Reihe von Fahrassistenzsystemen
implementiert, die dem Fahrer bei der Führung seines Fahrzeugs helfen sollen.
So werden beispielsweise Lane-Departure-Warning-Systeme, die den
Fahrer darauf hinweisen, wenn er sich zu nahe an den Straßenrand
bewegt, oder Spurassistenten, die dem Fahrer dabei behilflich sein
sollen, die Spur zu halten, in Fahrzeugen eingesetzt. Zur Warnung
eines Fahrers werden in der Regel akustische Signale eingesetzt.
Die Information darüber,
ob das System aktiviert ist, d.h. eingeschaltet ist, werden in der
Regel durch visuelle Signale, z.B. am Armaturenbrett wiedergegeben.
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Der
Nachteil solcher Informations- bzw. Warnsysteme besteht darin, dass
der Sehsinn und Hörsinn
des Fahrers bereits durch andere Signale, die auf diese Weise übertragen
werden, ausreichend belastet ist. Außer durch das Beobachten der
Umgebung des Fahrzeugs und der anderen Verkehrsteilnehmer ist der
visuelle Aufnahmekanal des Fahrers nämlich beispielsweise durch
die Anzeigen, die Auskünfte über Tankstand,
Tachometerstand oder andere Fahrzeugzustände geben, belastet. Der akustische
Aufnahmekanal ist zum einen durch Geräusche aus der Umgebung, wie
das Hupen anderer Fahrzeuge, oder Sirenen von Einsatzwagen belastet.
Die Übermittlung
weiterer Informationen über
den visuellen oder akustischen Kanal kann daher zu Sicherheitsrisiken
führen.
Darüber
hinaus werden akustische Signale von Beifahrern in der Regel als
unangenehm empfunden.
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Um
diesen Problemen zu begegnen, wurden bereits Ansätze gemacht, den Tastsinn des
Fahrers als Kanal zur Übermittlung
von Informationen zu verwenden. So ist beispielsweise in
DE 40 29 657 A1 ein Lenkrad
beschrieben, in dem in den Griffflächen, oder in der Nähe, Vibratoren
oder Schallgeber eingebaut sind, die auf die Betätigung des Blinklichts hinweisen.
Auch aus der
DE 197
02 383 A1 ist ein Fahrzeuglenk-Steuer-/Regelsystem bekannt,
bei dem zur Warnung des Fahrers ein Vibrations-Drehmoment an das
Lenkrad angelegt werden kann.
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Schließlich ist
in der
DE 38 22 193 ein
Verfahren zur haptischen Anzeige der Abstandswarnung beschrieben,
bei dem eine Abstandswarnung zu einem Hindernis durch Erschütterung
des Lenkrads über
die Lenksäule,
des Fahrersitzes oder der gesamten Fahrgastzelle erfolgt.
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Der
Nachteil dieser Systeme des Stands der Technik besteht darin, dass
beim normalen Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeugs bereits beispielsweise
aufgrund der Beschaffenheit der Fahrzeugoberfläche, eine gewisse Vibration über das
Lenkrad für
den Fahrer spürbar
ist. Für
den Fahrer ist es daher schwierig, zwischen dieser „natürlichen" und der durch das
System erzeugten Vibration zu unterscheiden. Darüber hinaus ist zu berücksichtigen,
dass, wenn die Vibration auf ein solches Maß erhöht wird, dass diese von dem
Fahrer auch bei unregelmäßiger Fahrbahnoberfläche zuverlässig erkannt
werden kann, ein gewisser Schreck mit dem Beginn der Vibration einhergeht. Dies
ist insbesondere für
Warnsysteme, bei denen der Fahrer auf eine bevorstehende Gefahrensituation hingewiesen
werden soll, nicht erstrebenswert und kann zu Unfällen führen.
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Weiterhin
ist in der
DE 198
52 315 A1 ein Lenkrad für
ein Kraftfahrzeug beschrieben, das zumindest eine Einrichtung zum
Verändern
der haptischen Eigenschaften zumindest eines Abschnitts des Lenkradkranzes
aufweist. Die Abschnitte des Lenkrades, über die beispielsweise Betriebsstörungen des
Kraftfahrzeuges und das Verkehrsgeschehen übermittelt werden können, weisen
insbesondere Kammern auf, die mit einem Fluid befüllt sind,
dessen Druck oder Viskosität
geändert
werden kann.
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Der
Nachteil dieses Lenkrades besteht darin, dass aufgrund der Ausgestaltung
der Abschnitte für die
haptische Rückübertragung
lediglich statische oder sich periodisch ändernde Formänderungen
ausgeführt
werden können.
Eine Übermittlung
mehrer Informationen gleichzeitig ist bei diesem Lenkrad daher nicht
möglich.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu
schaffen, die es erlauben, den Fahrer eines Fahrzeugs zuverlässig auf eine Gefahrensituation
hinzuweisen ohne ein Risiko für
die Sicherheit zu schaffen, und die darüber hinaus auch für die Ausgabe
von anderen Informationen, wie beispielsweise Zustandsinformationen,
an den Fahrer verwendet werden können.
Des weiteren soll die Vorrichtung leicht herzustellen und in dem
Fahrzeug zu betreiben sein.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass diese Aufgabe ideal
gelöst
werden kann, indem der Tastsinn des Fahrers verwendet wird und diesem ein
Signal übermittelt
wird, dass keinem im normalen Fahrbetrieb auftretenden Signal, wie
beispielsweise einer Vibration, entspricht und zudem durch geeignete
Steuerung verschiedene Inhalte aufweisen kann.
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Erfindungsgemäß wir die
Aufgabe nach einem ersten Aspekt gelöst durch ein Lenkrad, das in oder
an zumindest einem Teil des Lenkradkranzes mindestens eine Formänderungsvorrichtung
zur Ausgabe von Informationen aufweist, wobei die Formänderungsvorrichtung
zumindest eine umlaufende Formänderung
ausführen
kann.
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Durch
dieses Lenkrad wird es somit möglich, dem
Fahrer eines Fahrzeugs über
seinen haptischen Aufnahmekanal Informationen zukommen zu lassen, wobei
eine korrekte Wahrnehmung der Information durch den Fahrer sichergestellt
werden kann, da die Formänderung
keinem Signal, das bei dem normalen Fahrbetrieb auftritt, entspricht.
Darüber
hinaus wird die Fahrsicherheit nicht beeinträchtigt, da bereits eine geringe
Intensität
der Formänderung
ausreichen kann. Schließlich
wird durch eine Formänderung
des Lenkradkranzes, anders als bei aus dem Stand der Technik bekannten
Verfahren, die Lenksäule
nicht erschüttert.
Dadurch kann die Fahrsicherheit weiter gesteigert werden. Weiterhin
wird durch die Formänderungsvorrichtung
eine umlaufende Formänderung
ermöglicht.
Diese umlaufende Formänderung
kann zur Warnung des Fahrers dienen und darüber hinaus zur Übermittlung
von Richtungsinformationen verwendet werden. Als umlaufende Formänderung
wird eine Formänderung
bezeichnet, bei der kontinuierlich andere Querschnitte des Lenkrads
verändert
werden, d.h. der Ort der Formänderung
läuft beispielsweise über dem
Umfang des Lenkrads entlang.
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Vorzugsweise
ist die Formänderungsvorrichtung
so angeordnet und ausgelegt, dass diese zumindest teilweise den
Querschnitt des Lenkradkranzes verändern kann.
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Als
Querschnitt des Lenkradkranzes wird der Querschnitt in einer Ebene
bezeichnet, die durch den Radius des Lenkrads und eine Linie, die
sich senkrecht zu dem Radius des Lenkrads durch den Mittelpunkt
des Lenkrads erstreckt, gebildet wird. Als Umfang des Lenkrads wird
der Umfang des Lenkradkranzes bezüglich des Mittelpunkts des
Lenkrads bezeichnet. Der mittlere Umfang des Lenkrads bezeichnet
den zwischen dem bezüglich
des Mittelpunkts des Lenkrads inneren und äußeren Umfang des Lenkradkranzes
liegenden Umfang.
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Eine
Veränderung
des Querschnitts des Lenkradkranzes an geeigneten Stellen des Umfangs des
Lenkrads oder über
dessen gesamten Umfang kann von dem Fahrer, der den Lenkradkranz
in der Regel mit zumindest einer Hand umfasst, gespürt werden.
Weist der Lenkradkranz einen kreisrunden Querschnitt auf, so kann
die Formänderungsvorrichtung
diesen zumindest an einem Ort des Umfangs des Lenkrads in einen
ovalen Querschnitt ändern. Dadurch
wird der Lenkradkranz in die Handfläche des Fahrers gedrückt und
er spürt
die Veränderung.
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Die
Formänderungsvorrichtung
kann zusätzlich
eine statische oder dynamische Formänderung durchführen. Als
statische Formänderung
wird eine Formänderung
bezeichnet, die nach ihrer Einleitung über einen gewissen Zeitraum
unverändert
aufrechterhalten wird, und schließlich rückgängig gemacht wird. Als dynamische
Formänderung
wird zum einen die Formänderung
bezeichnet, bei der die Einleitung und das Rückgängigmachen einer Formänderung
in periodischen Zeitintervallen wiederholt wird.
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Diese
Arten der Formänderung
können
erfindungsgemäß beispielsweise
verwendet werden, um unterschiedliche Informationen an den Fahrer
zu liefern. So kann eine statische Formänderung beispielsweise anzeigen,
dass ein System aktiviert ist, wohingegen eine dynamische Formänderung
beispielsweise als Warnung an den Fahrer dienen kann.
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Vorzugsweise
stellt die Formänderungsvorrichtung
eine mechanische Vorrichtung dar. Der Antrieb der Formänderungsvorrichtung
kann beispielsweise elektrisch ausgestaltet sein. Der Vorteil einer mechanischen
Formänderungsvorrichtung
liegt darin, dass diese, obwohl sie mittelbar oder unmittelbar mit
dem menschlichen Körper
in Berührung
kommt, so ausgebildet wer den kann, dass in ihr keine elektrischen
Ströme
fließen,
und sie somit kein zusätzliches Sicherheitsrisiko
darstellt.
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Vorzugsweise
ist zumindest ein Teil der Formänderungsvorrichtung über den
gesamten mittleren Umfang des Lenkrads oder in der Nähe des mittleren Umfang
des Lenkrads angeordnet und kann auf Teile des Lenkradkranzes einwirken.
Diese Ausführungsform
ist von Vorteil, da durch das Vorsehen der Formänderungsvorrichtung über den
gesamten mittleren Umfang des Lenkrads eine Formänderung an unterschiedlichen
Stellen über
den Umfang erzielt werden kann. Dies kann beispielsweise von Bedeutung
sein, wenn durch die Formänderungsvorrichtung
zusätzlich
zu einem Warnsignal beispielsweise eine Richtungsinformation an
den Fahrer weitergeleitet werden soll.
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Die
Formänderungsvorrichtung
kann beispielsweise einen Ring mit Vorsprüngen an dessen äußerem Umfang
umfassen, wobei der Ring konzentrisch zu dem mittleren Umfang des
Lenkrads angeordnet ist. Ein solcher Ring kann als Betätigungsmittel
für vorzugsweise
in der Formänderungsvorrichtung
vorgesehene radial bewegliche Teile dienen. Durch das Vorsehen von
Vorsprüngen
an dem äußeren Umfang
des Rings kann eine Drehbewegung des Rings in eine Bewegung in radiale
Richtung der beweglichen Teile umgesetzt werden. Es ist aber auch möglich, die
Vorsprünge
an dem inneren Umfang des Rings vorzusehen, wodurch eine Formänderung
an dem inneren Umfang des Lenkradkranzes erzielt werden kann.
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Die
Formänderungsvorrichtung
ist vorzugsweise mit einem Fahrerassistenzsystem verbunden und wird
von diesem angesteuert. Als Fahrerassistenzsystem können beispielsweise
Lane-Departure-Warning-, Lane-Guard-, Spurassistent- oder Heading-Control-Systeme
dienen. Insbesondere von diesen Systemen müssen zum einen Zustandsinformationen
(System aktiv System inaktiv), als auch Warnungen und gegebenenfalls
Richtungsinformationen an den Fahrer übermittelt werden. Sind diese Systeme
mit der Formänderungsvorrichtung
verbunden, so können
diese Informationen über
den Lenkradkranz an den Fahrer übertragen
werden, der daher nicht in seiner Konzentration bezüglich der
visuellen und akustischen Wahrnehmung des Verkehrsgeschehens beeinträchtigt wird.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung betrifft diese ein Informationssystem
für ein
Fahrzeug, das zumindest eine Informationsausgabeeinheit umfasst,
die in oder an zumindest einem Teil des Lenkradkranzes eines Lenkrads
angeordnet ist und mindestens eine Formänderungsvorrichtung zur Ausgabe
von Informationen aufweist, wobei die Formänderungsvorrichtung zumindest
eine umlaufende Formänderung
ausführen
kann. Das Informationssystem kann weitere Komponenten, wie beispielsweise
ein Fahrerassistenzsystem und eine Verarbeitungseinheit für Informationssignale
umfassen.
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Schließlich betrifft
die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Ausgabe von Informationen über ein
Lenkrad eines Fahrzeugs, wobei das Lenkrad in oder an zumindest
einem Teil des Lenkradkranzes mindestens eine Formänderungsvorrichtung
zur Ausgabe von Informationen aufweist, wobei das Verfahren zumindest
umfasst: das Empfangen eines Informationssignals an der Formänderungseinheit
und als Reaktion auf das empfangene Informationssignal Einleiten
einer Änderung
der Form von zumindest einem Teil des Lenkradkranzes durch die Formänderungsvorrichtung
und Fortsetzen der Formänderung über zumindest
einen Teil des Umfangs des Lenkradkranzes zum Erzeugen einer umlaufenden
Formänderung.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen,
die sich auf eine mögliche
Ausführungsform
der Erfindung beziehen, beschrieben. Es zeigen:
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1:
eine schematische Schnitt-Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkrads
in einem ersten Zustand;
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2:
eine schematische Schnitt-Darstellung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkrads
nach 1 in einem zweiten Zustand;
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3:
eine schematische Schnitt-Darstellung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkrads
nach 1 in einem dritten Zustand.
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Die
bezüglich
des Lenkrads beschriebenen Vorteile und Ausführungsformen gelten für das erfindungsgemäße Informationssystem
und das erfindungsgemäße Verfahren
entsprechend.
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In 1 wird
eine mögliche
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Lenkrads 1 gezeigt.
In der dargestellten Ausführungsform
weist das Lenkrad 1 einen Lenkradkranz 11, sowie
Streben 12 auf, die den Lenkradkranz 11 mit dem
Mittelteil 13 des Lenkrads 1, das in der Regel
mit der Lenksäule
(nicht dargestellt) zusammenwirkt, verbinden.
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Der
Lenkradkranz 11 wird in der dargestellten Ausführungsform
gebildet durch einen Innenkranz 112, einen Anlaufkranz 21,
einen Rotationskranz 24 und einen elastischen Lenkradbezug 111. Der
Innenkranz 112 kann als einfacher Flachring ausgestaltet
sein. Er kann aber auch einen U-förmigen Querschnitt aufweisen,
in dem zumindest ein Teil des Anlaufkranzes aufgenommen werden kann.
In der dargestellten Ausführungsform
sind an dem äußeren Umfang
des Anlaufkranzes 21 über
den Umfang verteilt Vorsprüngen 211 in
der Form von Sägezähnen vorgesehen.
Die Sägezähne 211 weisen
in radialer Richtung nach außen
und sind alle in eine Umfangsrichtung geneigt. An dem inneren Umfang
weist der Anlaufkranz 21 eine im wesentlichen glatte Oberfläche auf.
Lediglich in einem Bereich, der sich beispielsweise über eine
Länge in
Umfangsrichtung erstrecken kann, die der Länge eines Sägezahnes 211 entspricht,
der auf der gegenüberliegenden
Seite des Anlaufkranzes angeordnet ist, können Vertiefungen (nicht dargestellt)
vorgesehen sein, in die ein Stellantrieb 22 für den Anlaufkranz 21 eingreifen
kann. Dieser Stellantrieb 22 kann beispielsweise die Form
eines Zahnrads aufweisen, das in einer Position angeordnet ist,
die dem Berührungspunkt
zwischen dem Lenkradkranz 11 und den Streben 12 des
Lenkrads 1 entspricht. Auf diese Weise kann der Stellantrieb über elektrische
Verbindungen, die durch die Streben 12 und das Mittelteil 13 und
gegebenenfalls über
die Lenksäule
verlaufen können,
angesteuert werden. Es ist auch möglich, mehrere Stellantriebe 22,
die an unterschiedlichen Stellen über den inneren Umfang des
Anlaufkranzes 21 verteilt mit diesem in Eingriff stehen,
vorzusehen.
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Radial
außerhalb
des Anlaufkranzes 21 sind über den Umfang verteilt Haptik-Kugeln 23 angeordnet.
Vorzugsweise entspricht die Anzahl der Haptik-Kugeln 23 der Anzahl der Sägezähne 211.
Die Haptik-Kugeln 23 können
in einem versetzt zu dem Anlaufkranz 21 angeordneten Ring
gelagert sein. Die Lagerung ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass
sich die Haptik-Kugeln 23 in radialer Richtung des Lenkrads
bewegen können.
Eine Bewegung der Haptik-Kugeln 23 innerhalb des um den
Anlaufkranz 21 angeordneten Rings in Umfangsrichtung des
Lenkrads wird aber nicht zugelassen. In der dargestell ten Ausführungsform
sind die Haptik-Kugeln 23 in einem Rotationskranz 24 gehalten.
Dieser ist vorzugsweise bezüglich
der Achse des Lenkrads 1 versetzt zu dem Anlaufkranz 21 angeordnet
und weist einen inneren Durchmesser auf, der größer ist als der innere Durchmesser
des Anlaufkranzes 21. Vorzugsweise entspricht der innere
Durchmesser des Rotationskranzes 24 dem mittleren Durchmesser
des Anlaufkranzes 21. Zwischen dem Anlaufkranz 21 und
dem Rotationskranz 24 kann ein Stellantrieb 25 für den Rotationskranz 24 vorgesehen
sein. Dieser ist in der dargestellten Ausführungsform, wie der Stellantrieb 22 für den Anlaufkranz 21,
als Zahnrad ausgebildet.
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Der
elastische Lenkradbezug 111 umgibt vorzugsweise den gesamten
Lenkradkranz 11.
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Die
Funktionsweise des erfindungsgemäßen Lenkrads
und das erfindungsgemäße Verfahren
werden nun unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 genauer
beschrieben.
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In 1 ist
ein Zustand des Lenkrads 1 dargestellt, in dem die Formänderungsvorrichtung 2 inaktiv
ist. Der Anlaufkranz 21 befindet sich in einer solchen
Position, dass die um diesen Kranz 21 angeordneten Haptik-Kugeln 23 entweder
gar nicht an den Sägezähnen 211 des
Anlaufkranzes 21 anliegen, oder aber zumindest nicht aus
ihrer radialen Position herausgedrängt werden. Die Haptik-Kugeln 23 liegen somit
bündig
in der äußeren Oberfläche des
Lenkradkranzes 11. Die Oberfläche des Lenkradkranzes 11 ist
an dem äußeren Umfang
des Lenkrads 1 glatt.
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Wird
nun ein Informationssignal von beispielsweise einem Fahrerassistenzsystem
erhalten, dass dieses System aktiviert worden ist, so kann der Stellantrieb 22 für den Anlaufkranz 21 aktiviert
werden. Dieser Zustand ist in 2 angedeutet.
Der Stellantrieb 22 bewirkt eine Drehung des Anlaufkranzes 21 um
einen gewissen Betrag. Der Innenkranz 112 und der vorgesehene
Rotationskranz 24 bewegen sich dabei nicht. Durch die Verdrehung
des Anlaufkranzes 21 relativ zu dem Innenkranz 112 und dem
Rotationskranz 24 werden in der dargestellten Ausführungsform
die Haptik-Kugeln 23 über
die Schräge
der Sägezähne 211 aus
ihrer Position in Richtung des äußeren Umfangs
des Lenkradkranzes 11 bewegt. Die Abmessungen der Sägezähne 211 und
der Haptik-Kugeln 23 sind so gewählt, dass die Haptik-Kugeln 23 beim
Verdrehen des Anlaufkranzes 21 über den äußeren Umfang des Lenkradkranzes 11 zumindest
um einen gewissen Betrag hervorstehen. Das Herausfallen der Haptik-Kugeln 23 wird
durch den elastischen Lenkradbezug 111 vermieden.
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In
diesem Zustand fühlt
der Fahrer des Fahrzeugs in seinen Handflächen also die Haptik-Kugeln 23 und
ihm kann so mitgeteilt werden, dass das entsprechende Fahrerassistenzsystem
aktiv ist. Ein störendes
visuelles Signal auf dem Armaturenbrett kann daher entfallen.
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Kommt
es zu einer Situation, bei dem der Fahrer auf eine Gefahr hingewiesen
werden soll bzw. gewarnt werden soll, so steuert das Fahrerassistenzsystem,
das sich in dem aktiven Zustand befindet, den Stellantrieb 25 für den Rotationskranz 24 an. Diese
Situation ist in 3 gezeigt. Durch den Stellantrieb 25 wird
der Rotationskranz 24 relativ zu dem Innenkranz 112 gedreht.
Der Fahrer spürt
dies insbesondere, da die Haptik-Kugeln 23 sich in der
dargestellten Ausführungsform
bei einer Drehung des Rotationskranzes 24 ebenfalls in
Umfangsrichtung des Lenkrads 1 bewegen. Die so erfolgte
Warnung des Fahrers kann bevorzugt auch eine Richtungsinformation
enthalten. Hierzu wird der Rotationskranz 24 durch den
Stellantrieb 25 in die Richtung gedreht, in die der Fahrer
das Fahrzeug lenken soll. Dem Fahrer wird daher durch die Drehung
des Rotationskranzes 24 eine Lenkbewegung suggeriert, die
zur Behebung des Gefahrenzustandes notwendig ist. Wie in der 3 durch
die Pfeile angedeutet, kann wahlweise eine Drehung der Kränze 21, 24 im
oder gegen den Uhrzeigersinn erzeugt werden.
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Vorzugsweise
wird der Anlaufkranz 21 mit dem Rotationskranz 24 gekoppelt,
wenn der Stellantrieb 25 für den Rotationskranz 24 angesteuert
wird. Insbesondere wenn die Haptik-Kugeln 23 in dem Rotationskranz 24 gelagert
sind, kann dann verhindert werden, dass diese beim Verdrehen des
Rotationskranzes 24 ihre radiale Position ändern. Alternativ können die
Stellantriebe 22 und 25 so gekoppelt sein, dass
diese eine gleichmäßige Drehung
der beiden Kränze 21 und 24 bewirken.
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Die
Intensität
bzw. Dauer der Warnung und des Korrekturhinweises wird erfindungsgemäß vorzugsweise
in Abhängigkeit
von der bestehenden Gefahr unter Berücksichtigung, von beispielsweise
dem Gierwinkelfehler, Time-to-line-Crossing,
der Fahrgeschwindigkeit und der Straßenbreite eingestellt.
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Erst
wenn die Gefahrensituation behoben ist, wird der Stellantrieb 25 des
Rotationskranzes 24 deaktiviert und das Lenkrad befindet
sich wieder in dem in 2 gezeigten Zustand, in dem
lediglich die hervorstehenden Haptik-Kugeln den Fahrer darauf hinweisen,
dass das Fahrerassistenzsystem aktiv ist. Wird das Fahrerassistenzsystem
deaktiviert, so wird auch der Stellantrieb 22 für den Anlaufkranz 21 deaktiviert.
Dadurch wird der Anlaufkranz 21 in die in 1 gezeigte
Position zurückgedreht
und die Haptik-Kugeln 23 nehmen wieder ihre Position innerhalb des
Lenkradkranzes 11 ein, so dass sie für den Fahrer des Fahrzeugs
nicht mehr spürbar
sind.
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Neben
der beschriebenen Funktionsweise, bei der die Formänderung
des Lenkrads durch die Haptik-Kugeln 23 statisch verläuft, ist
es auch möglich,
diese Formänderung
dynamisch (umlaufend) durchzuführen.
Hierzu kann beispielsweise der Stellantrieb 22 für den Anlaufkranz 21 eine
kontinuierliche Verdrehung des Anlaufkranzes 24 gegenüber dem Lenkradkranz 11 erzeugen,
d.h. in der dargestellten Ausführungsform
kann das Zahnrad über
einen weiten Bereich oder den gesamten inneren Umfang des Anlaufkranzes 21 laufen.
Dadurch werden die Haptik-Kugeln 23 dazu veranlasst, der
Form der Sägezähne 211 folgend
sich kontinuierlich über
den äußeren Umfang
des Lenkrads 1 zu erheben und anschließend wieder in den Lenkradkranz 11 zurückzugehen.
Diese dynamische Änderung
kann wahlweise zur Ausgabe der Zustandsinformation des Fahrerassistenzsystems
(aktiv/inaktiv) oder zur Warnung des Fahrers verwendet werden. Durch
gezielte Ansteuerung der Stellantriebe kann ein oszillierendes Verhalten
des Lenkradkranzes 11 erzielt werden.
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Die
Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellte Ausführungsform
beschränkt.
So kann das erfindungsgemäße Lenkrad
beispielsweise statt den dargestellten Streben 12 ein Mittelteil 13 aufweisen,
dass sich bis zu dem Lenkradkranz 11 erstreckt.
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Auch
die Vorsprünge
an dem Anlaufkranz sind nicht auf die in den Figuren dargestellten
Sägezähne beschränkt. Es
ist auch möglich
die Vorsprünge
beispielsweise in Form von Dreiecken oder Rechtecken, die auf dem äußeren Umfang
des Anlaufkranzes vorgesehen sind, auszugestalten. Es liegt auch im
Rahmen der Erfindung die Vorsprünge
an dem Anlaufkranz an dem inneren Umfang dieses Kranzes vorzusehen.
Schließlich
können
die Vor sprünge
auch an der Ober oder Unterseite des Anlaufkranzes vorgesehen sein,
wobei diese dann in axialer Richtung von der Ober- oder Unterseite
des Kranzes vorstehen und sich in radialer Richtung über die
Breite des Kranzes erstrecken. In den letztgenannten Ausführungsformen
werden bewegliche Teile wie Kugeln dann entsprechend über oder
unter dem Kranz vorgesehen und bewegen sich bei Drehung des Kranzes in
axialer Richtung des Lenkrads.
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Als
in radialer bzw. bei den soeben beschriebenen Ausführungsformen
in axialer Richtung bewegliche Teile kommen neben den in den Figuren dargestellten
Haptik-Kugeln auch beispielsweise Rollen in Betracht. Die Anzahl
der in radialer bzw. axialer Richtung beweglichen Teile entspricht
bei einer Ausführungsform,
bei der ein Anlaufkranz mit Vorsprüngen vorgesehen ist, vorzugsweise
der Anzahl der Vorsprünge
an dem Anlaufkranz. Diese Anzahl sollte möglichst hoch gewählt werden,
um sicherzustellen, dass der Fahrer unabhängig von der aktuellen Position
der Hand an dem Lenkradkranz die Informationen des Fahrerassistenzsystems
wahrnehmen kann. Die Anzahl kann beispielsweise im Bereich von 10
bis 20 liegen. Die Größe der Kugeln
soll so bemessen werden, dass deren Hervorstehen über den äußeren Umfang
des Lenkrads vom Fahrer gut spürbar
ist.
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Die
Querschnittsform der Kränze 21 und 24 kann
rechteckig sein. Es ist aber auch möglich die Kränze mit
anderen Querschnitten, wie beispielsweise in der Form eines Halbkreises,
auszugestalten.
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Obwohl
die in den Figuren gezeigte Ausführungsform
des Lenkrads, bei dem verschiedene Kränze in dem Lenkradkranz vorgesehen
sind, bevorzugt ist, kann die Erfindung auch in Form eines Lenkrads
verwirklicht werden, bei dem beispielsweise ausschließlich ein
Anlaufkranz vorgesehen ist, der mit Haptik-Kugeln zusammenwirkt,
das aber keinen Rotationskranz aufweist.
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Wie
sich aus der Beschreibung und insbesondere der Darstellung der bevorzugten
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Lenkrads,
des erfindungsgemäßen Informationssystems
und des erfindungsgemäßen Verfahrens
ergibt, ist es durch die Erfindung möglich, das Lenkrad und insbesondere
den Lenkradkranz als Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) zur Unterstützung des
Fahrers eines Fahrzeugs bei der Fahrzeugquerführung zu nutzen. Der Fahrer
kann mit einem Fahrerassistenzsystem, das ihm die Fahrzeugquer führung erleichtern
soll, über
das Lenkrad in Interaktion treten. Bei der Interaktion wird in der
Regel zwischen zwei Hierarchie-Ebenen unterschieden, wobei die erste
Systemzustandsinformationen und die zweite Warnungen und Richtungskorrektur-Informationen
betrifft. Bei der Erfindung wird hierbei zur haptischen Übermittlung
von Informationen aus den beiden Hierarchie-Ebenen der Interaktion die Form des
Lenkradkranzes geändert.
Es kann somit ein durchgängiges Informationskonzept
für beide
Hierarchie-Ebenen der Interaktion genutzt werden. Weder der Ort
noch die Art der Informationsübermittlung ändern sich
von einer Ebene zur anderen. Dies ist für den Fahrer von Vorteil, da
dieser bisher die Informationen für die erste Ebene in der Regel
optisch und die Informationen der zweiten Ebene akustisch wahrnehmen
und diese miteinander verbinden musste. Obwohl für beide Ebenen das gleiche
Informationskonzept, nämlich die
Nutzung der haptischen Übermittlung,
verwendet wird, können
die Informationen aus den unterschiedlichen Ebenen klar differenziert
werden.
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Weiterhin
kann durch die Erfindung, insbesondere, wenn eine Richtungsinformation über das Lenkrad übermittelt
wird, eine intuitive korrekte Reaktion des Fahrers bewirkt werden,
die nicht gelernt werden muss. Schließlich wird mit der Erfindung
ein beim Fahren noch wenig belasteter Wahrnehmungssinn, nämlich der
Tastsinn der Hand, genutzt, wodurch die Sicherheit gesteigert wird
und es für
den Beifahrer im Vergleich zur Nutzung des Gehörsinns nicht zu Belästigungen
kommt.